利用生物技术构建优良酵母菌种

利用生物技术构建优良酵母菌种第1页，共18页，2023年，2月20日，星期日参考文献1.固定化酵母连续酿造啤酒的生产工艺.中外技术情报.19962.解纯刚，胡宗利，阐建全.基因工程在啤酒酵母育种中的应用.广州食品工业科技3.王树庆.利用基因工程构建优良啤酒酵母菌种.四川食品与发酵.1999年第1期4.基伊埃集团液体加工部属下Tuchenhagen公司.HeikkiLommi.现代化啤酒酿造技术-固定化酵母工艺第2页，共18页，2023年，2月20日，星期日综述酵母质量的优劣关系到啤酒质量的好坏。选育性能优良的酵母菌种是酿造业一项长期的任务。传统的酵母育种技术，如诱变、杂交、细胞融合等，虽在菌种选育中具有一定效果，但都不尽人意。生物技术的发展为人们改造酿酒酵母的酿造特性提供了切实可行的途径。目前改良酵母菌种的方法有固定化酵母和基因工程两种方法。第3页，共18页，2023年，2月20日，星期日固定化酵母连续酿造啤酒技术固定化酵母连续酿造啤酒的工艺流程为:麦汁一麦汁罐一麦汁杀菌机一游离酵母通风搅拌培养一离心分离机-一固定化酵母主酵罐一热交换机一固定化酵母后酵罐一啤酒贮罐一一导过滤一装瓶一销售第4页，共18页，2023年，2月20日，星期日固定化酵母连续酿造啤酒技术具体操作：生产时麦汁分批制备，调整成分，冷却后在。℃以下保存于麦汁罐中。对此麦汁连续加热杀菌，并冷却到13℃，对游离酵母培养罐行通风搅拌，可促进酵母迅速繁殖，适量消耗糖，大量消耗麦汁中的氨基酸。氨基酸消耗量通常以发酵度控制，并定期进行氨基酸分析，直至碳一氮消耗达到与传统方法同等的平衡程度。接着离心分离除去游离酵母，送至固定化酵母主酵罐进行耗糖发酵。罐内填满了用适当大小的多空陶珠为载体的固定化酵母（用陶珠作为固定化载体，对细胞的固定化能力强，操作简便，物理强度高，能保证发酵过程的长期稳定，适于扩大生产和连续运转）。第5页，共18页，2023年，2月20日，星期日麦汁由发酵罐的底部向上流动，在8℃进行主发酵。为确保罐内温度分布均匀，罐外设有冷却夹套，罐内设有冷却管。麦汁在罐内的滞留时间为2~3天，继而嫩啤酒进入老熟过程，即在厌气条件下，将嫩啤酒加热到60~70℃，保持20~30min，使大部分。一乙酞乳酸直接转换成无臭的3一轻基丁酮，送入固定化酵母后酵罐使嫩啤酒再次与酵母接触，把前一阶段生成并残留下来的双乙酞还原成为3一轻基丁酮。固定化酵母后酵罐内也填满了以多孔陶珠为载体的固定化酵母，使嫩啤酒由下向上流动，保温在。℃，以抑制双乙酞的再生成。嫩迫酒在后酵罐内的滞留时间为1天。主酵、后酵总时间为3~4天，远短于传统发酵所需时间。第6页，共18页，2023年，2月20日，星期日连续所得啤酒贮存在啤酒贮罐中，分批过滤、装瓶、销售。长时期运行证明，这种连续酿造系统是成功的。从表1中可以看出，用本酿造系统酿造的啤酒与传统法酿造的啤酒的成分基本一致。但一次充填固定化酵母后，其活性随时间减小，发酵效率随之降低，当影响到啤酒质量时应该更换。从实践情况来看，一次连续运转周期可达到6个月。第7页，共18页，2023年，2月20日，星期日第8页，共18页，2023年，2月20日，星期日固定化酵母酿造啤酒与传统啤酒酿造的比较相同点：啤酒的成分基本一致不同点：固定化酵母发酵所需的时间短，主酵、后酵总时间为3~4天；且酵母菌的利用率大大提高，从而优化了工艺，提高了啤酒的成品率。第9页，共18页，2023年，2月20日，星期日基因工程改良酵母菌种基因工程也称为DNA重组技术，是指把某一生物体(供体)的遗传物质在体外经限制性内切酶与连接酶的“剪接”，与一定的载体(质粒、噬菌体、病毒等)相连接(重组)，构成DNA重组分子，通过一定的方法，导人另一生物体(受体)细胞中，使被引进的外源DNA片段在受体细胞内得到表达，并稳定遗传的技术。DNA重组技术包括四个步骤:目的基因的获取;载体与工具酶的选择;DNA体外重组;外源基因的无性繁殖和表达。第10页，共18页，2023年，2月20日，星期日质粒PET13:l是首先用于啤酒酵母改良的载体。该质粒含有2脚的酵母质粒部分、铜离子抗性基因与便于选择和维持遗传的大肠杆菌基因，该质粒经改造后已作为酿酒酵母工程育种的载体。近来，用纯的、不附加任何质粒载体的天然酵母DNA进行转化，使这项技术对酵母育种更加有用。11第11页，共18页，2023年，2月20日，星期日转化方法用于酵母育种有其明显的优点:(1)只要有适当的遗传标记，就有可能把任何指定的基因导人酵母细胞;(2)这一遗传操作一般不改变亲酵母菌株基因组的整体结构，并且对酵母在长期工业生产中形成的优良酿造特性不会产生不良的影响。第12页，共18页，2023年，2月20日，星期日p一葡聚糖的分解带有细胞外p一葡聚糖基因的啤酒酵母能使大麦p一葡聚糖在发酵中降解，从而防止了由于俘一葡聚糖可能引起的浑浊，同时可以改善啤酒的可滤性。Mead即.P.G和Pentha.M闭分别克隆了枯草芽抱杆菌和真菌的葡聚糖酶基因，并各自获得一株具葡聚糖分解能力的酵母菌株，该菌株可有效改善由葡聚糖引起的危害，且对啤酒质量无不良影响。英国的BASSH和WHITBREAD公司也成功地克隆了p一葡聚糖酶[，解决了葡聚糖引起的浑浊，提高了可滤性。国内也成功地克隆了此基因。第13页，共18页，2023年，2月20日，星期日糊精的利用淀粉糖化后形成的高分子支链糊精不能被普通酵母菌株利用。葡萄糖昔酶能将糊精水解为葡萄糖，将此酶基因引入啤酒酵母中，可使麦汁中的糊精得到有效利用，使碳水化合物达到很高的发酵度，并有效改善啤酒的可滤性，这种酵母特别适于低醇低热量啤酒的制造。研究发现，葡萄糖昔酶由三个同源基因STAIDEXI)、ST八2(DEXZ)、ST八3(DEX3)控制，能水解日一1，4及日一1，6糖昔键从淀粉非还原端释放出葡萄糖。SAKAI和HANsEN等[v]已成功克隆了葡萄糖昔酶基因。另有报道认为克隆了葡萄糖昔酶的啤酒酵母能分解麦汁中70%的糊精。第14页，共18页，2023年，2月20日，星期日双乙酞的降低双乙酞是啤酒发酵过程中形成的副产物，来自酵母亮氨酸、撷氨酸生物合成的中间产物母一乙酞乳酸，后经氧化脱梭反应自发形成。嗜杀啤酒酵母的选育啤酒酿造过程中由于野生酵母和其它有害微生物的污染，会给啤酒带来异味并引起啤酒的生物稳定性问题，严重影响产品质量。为了净化发酵系统，实现纯种发酵，将嗜杀酵母产生的嗜杀毒素基因导人啤酒酵母中，能有效杀死野生酵母和常见的啤酒有害菌，并可使啤酒酿造过程变得粗旷，易于控制。国外嗜杀酵母已经在清酒、葡萄酒、乙醇、啤酒的发酵生产中得到应用。第15页，共18页，2023年，2月20日，星期日提高生香物质的含量啤酒酿造的一个重要方面是生香物质的形成，其生成量可以通过基因工程技术加以控制。乙酸异戊醋和乙酸乙醋是啤酒中的重要物质，乙醇乙酞转移酶在其形成过程中发挥着重要作用。另外，对于啤酒发酵中生成的不良风味物质，同样可以利用基因工程技术加以去除。16第16页，共18页，2023年，2月20日，星期日随着啤酒工业基础研究工作的深人发展，及现代分子生物学、遗传学、基因工程技术的发展，DNA重组技术必将在啤酒酵母选育中得到广泛的应用。利用基因